Ст-т гр. Ввз-08 Идрисова С. Ф

Вид материала

Документы

Содержание 4.Механическая очистка Расчет решетки 2. Выбирается режим работы подводящего канала Значит, ширина канала будет равна 0,6 или 0,8 м. По таблицам /3/ выполняется гидравлический расчет канала ширина Вк = 0,6 м 3. Строительная высота канала 4. Длина камеры решеток 5. Падение уровня воды в решетке h (м) 1. Подбираем типовое сооружение. 2. Определяем площадь живого сечения желоба ω м 4. Объем задержанного песка W 4.3 Первичные отстойники. 1. Выбираем отстойник 2. Прежде всего, необходимо определить, частицы какой гидравлической крупности будут задерживаться в данном типовом отстойнике. 3. Определяем производительность одного отстойника. 4. Необходимое количество отстойников n определяется по максимальному часовому притоку сточных вод и по производительности одног 5. Уточняем эффект осветления 6. Количество осадка, выделяемого при первичном отстаивании, определяется по формуле 7. Периодически накопленный осадок должен удаляться из сооружений. 5.Биохимическая очистка ... Полное содержание

Подобный материал:

• Гатиятуллина Дина Александровна, кандидат социологических наук, ассистент кафедры гмуис, 1158.47kb.
• Идрисова Кокайра Кабиденовна, Платоновская оош конспект, 37.72kb.
• А. А. Идрисова моу лицей №32 г. Белгорода учитель информатики и математики Конспект, 166.15kb.
• Тараносова Галина Николаевна, д п. н., профессор тгу идрисова Н. Р., Фил-501- диплом, 123.63kb.
• Курултаю Республики Башкортостан. Послание носит название «Укрепление доверия к власти, 100.52kb.

Д

Первичныервичные отстойники


13

16








аэротенк


17




Б


Вторичный отстойник










18


Нитрифика-тор









Вторичный отстойник

на площадки компостирования





В


Денитрифи-катор






Вторичный отстойник









Г



1
Контактный резервуар
1-дробилки

12-песковые площадки

13-стабилизатор аэробный

14-разделительные камеры

15-хлораторная

16-илоуплотнители

17-кондиционирование осадка

18-сооружения механического обезвоживания

19-воздуходувная станция. В водоем


4.МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА


4.1 Решетки

Решетки предназначены для извлечения из сточных вод крупного мусора (бумаги, тряпок и т.п.). Конструкция решетки представляет собой ряд параллельных стержней, образующих плоскость с прозорами. В принципе, размеры и форма стержней могут быть различными, например, круглыми или прямоугольными с закругленной лобовой частью. Однако СНиП /1/ требует в составе очистных сооружений предусматривать решетки со стержнями прямоугольной формы, обеспечивающими лучшее задержание и удаление отбросов, с прозорами не более 16 мм.


Расчет решетки:


1. Выбираем тип решетки

Приблизительно по расходу сточных вод выбираются решетки РМУ-3: одна рабочая и одна резервная. Паспортные данные РМУ-1: В=1000мм, Н=2000мм, n=39, b=16мм, S=6мм. Общий расход сточных вод распределяется на одну решетку, Q_сут= 35500 м³/сут, q^max = 2248,3 м³/час = 624,54 л/сек, q^min = 946,67 м³/час = 262,96 л/сек.


2. Выбирается режим работы подводящего канала

Ширина канала В_к (м):

В_к = (b х n)

где: b - ширина прозора решетки, b = 0,016 м,

n - количество прозоров, n = 39 шт.

В_к = (0,016 х 39) = 0,624 м

Значит, ширина канала будет равна 0,6 или 0,8 м. По таблицам /3/ выполняется гидравлический расчет канала:

а) по расчетному расходу сточных вод q^max = 624,54 л/сек =0,62454 м³/сек определяются гидравлические и конструктивные параметры его работы:

• ширина В_к = 0,6 м,

• уклон канала i = 0,0012
  

• скорость сточных вод в канале v_max = 0,95 м/сек,

• наполнение относительное h/В_к = 1,8, наполнение абсолютное h = (h/В_к) х В_к = 1,8 х 0,6 = 1,08 м.

При таком наполнении скорость в прозорах решетки v_max , по формуле

v_max = = = 0,62454/(0,016*39*1,08) = 0,927 м/сек.

б) по расчетному расходу сточных вод q^min = 262,96 л/сек = 0,26296 м³/сек проверяется соблюдение условия незасорения канала, имеющего уклон i = 0,0012 и ширину В_к = 600мм, работает с наполнением h/В_к = 0,9. Скорость сточных вод составляет v_min = 0,83 м/сек, что больше минимальной допустимой скорости v_min^доп = 0,4 м/сек.


3. Строительная высота канала назначается из условия незатопления пола здания решеток: Н_стр  h+0,5 = 1,08 +0,5=1,58 м. Строительная высота канала принимается равной номинальной Н_стр=Н= 1,58 м.


4. Длина камеры решеток:

l_реш = l₁ + 0,5 + 0,8 + l₂

где: l₁ = (В - В_к) / 2* tg20⁰ = 1.37 * (В - В_к) =1,37*(1000-600)=0,548 м;

l₂ = 0,5 * l₁ = 0,5*0,548 = 0,274 м.

l_реш = 0,548+0,5+0,8+0,274=2,122 м.

Общая ширина рабочей части решетки В_р :

В_р = S * (n – 1) + b * n=0,006*(39-1)+0,016*39=0,852 м

5. Падение уровня воды в решетке h (м):

h=k**v²/2g

в формуле:

• k – коэффициент, учитывающий увеличение падения уровня вследствие засорения решетки, по СНиП /1/ k=3;
  
•  – коэффициент местного сопротивления решетки; = * (s/b)^4/3 *sin, где  - коэффициент, зависящий от формы стержней, для прямоугольных стержней =2,42; s – толщина стержней; b – ширина прозоров решетки;  - угол наклона решетки к горизонту;
  
• v – скорость движения воды в решетке, м/с.
  

h = 3 * |2,42 * (0,006/0,016)^4/3 * sin 60⁰| * 0,927²/2*9,81 = 0,075 м.


6. Суточный объем отбросов, снимаемых с рабочих решеток:

W = (м³/сут)

где:

• - количество отбросов, приходящееся на 1 человека в год, по СниП /1/, = 8 л/чел*год,
  
• - приведенное число жителей, рассчитанное по взвешенным веществам, чел.
  

W=8*151069/(365*1000)=3,311 м³/сут.


Масса отбросов, снимаемых с решеток за сутки:

m = (т/сут)

где:

• W - суточный объем отбросов, м³/сут;
  
• - плотность отбросов, = 750 кг/м³.
  

m = 3,311*750/1000=2,483 т/сут

4.2 Песколовки.


Песколовки предназначены для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей минерального происхождения, тех, что удерживаются в потоке только при самоочищающих скоростях и оседают на дно при снижении скорости до 0,3 – 0,4 м/сек. Основными показателями работы песколовок являются количество задержанного песка и его зольность. Песколовки необходимо предусматривать при производительности очистных сооружений свыше 100 м³/сут. Число песколовок или отделений песколовок надлежит принимать не менее двух, причем все песколовки или отделения должны быть рабочими.

По направлению движения воды различают следующие типы песколовок:

1) горизонтальные:

• с прямолинейным движением воды,
  
• с круговым движением воды;
  

2) вертикальные;

3) с винтообразным движением воды:

• тангенциальные,
  
• аэрируемые.
  

Расчет песколовки:


1. Подбираем типовое сооружение.

По расходу сточных вод принимаем горизонтальную песколовку с круговым движением воды, состоящая из двух отделений.

D = 6000 мм – диаметр песколовки.

В = 900 мм – ширина кольцевого желоба.


2. Определяем площадь живого сечения желоба ω м² и расчетную глубину воды в нем H_s

 = q^max / n * V_s

где:

• q^max - максимальный приток сточных вод, q^max = 0,62454 м³/сек;
  
• n - число отделений песколовки, n= 2;
  
• V_s - нормативная скорость воды в желобе при максимальном притоке, V_s= V_max = 0,3 м/сек;
  

 = 0,62454 / 2 * 0,3 = 1,041 м²;


Найдем высоту конической части:

sin(60⁰) = H₂/B H₂ = B*sin(30⁰) = 0,9*0,866 = 0,7794 м.

Площадь конической части:

₂ = В*Н₂/2 = 0,9*0,7794/2 = 0,351 м²


Площадь и высота цилиндрической части:

₁ =  - ₂ = 1,041 – 0,351 = 0,69 м².

₁ = В*Н₁ Н₁ = ₁/В = 0,69/0,9 = 0,767 м.

Поперечный разрез кругового желоба песколовки

B


₁



H₁


₂₁
Н

Hs H₂

60^о




Полная высота песколовки:

Н=Н₁+Н₂ = 0,767+0,7794=1,5464 м принимаем высоту равной 1,6 м.

Расчетная глубина воды в песколовке.

H_s= /B = 1.041/0,9=1,16 м.

Расчетная длина песколовки.

L_s=π*(D-B)= 3,14*(6-0,9)=16 м.


3. По формуле определяем, улавливаются ли в запроектированной песколовке частицы с нормативной крупностью

где:

• L_s – расчетная длина песколовки, м; для горизонтальных песколовок с прямолинейным движением воды расчетная длина равна общей длине песколовки L_s= L; для песколовок с круговым движением воды L_s равна длине кругового желоба по средней линии (см.рис. 2.2);
  
• H_s - расчетная глубина воды в песколовке, м; для горизонтальных песколовок с прямолинейным движением воды расчетная глубина равна общей глубине песколовки H_s = H; для песколовок с круговым движением воды H_s определяется по формулам геометрии в зависимости от формы желоба (см.рис.2.5);
  
• V_s - скорость воды в песколовке при максимальном притоке, V_s= V_max = 0,3 м/сек;
  
• U_o – гидравлическая крупность частиц, на задержание которых рассчитывается песколовка;
  
• K_s – эмпирический коэффициент: K_s= 1,7 при U_o= 18,7 мм/сек; K_s= 1,3 при U_o= 24,2 мм/сек; таким образом, допустимым соотношением K_s/U_o в формуле является 1,7/18,7  1,3/24,2 = 0,09  0,054.
  

K_s/U₀=L_s/(1000*V_s*H_s) = 16/(1000*0,3*1,16)=0,046 - не входит в допустимый диапазон.


В = 1200 мм – ширина кольцевого желоба.

 = 0,62454 / 2 * 0,3 = 1,041 м²;

Найдем высоту конической части:

sin(60⁰) = H₂/B H₂ = B*sin(30⁰) = 1,2*0,866 = 1,039 м.

Площадь конической части:

₂ = В*Н₂/2 = 1,2*1,039/2 = 0,624 м²

Площадь и высота цилиндрической части:

₁ =  - ₂ = 1,041 – 0,624 = 0,417 м².

₁ = В*Н₁ Н₁ = ₁/В = 0,417/1,2 = 0,348 м.

Полная высота песколовки:

Н=Н₁+Н₂ = 0,348+1,039=1,387 м принимаем высоту равной 1,4 м.

Расчетная глубина воды в песколовке.

H_s= /B = 1.041/1,2=0.868 м.

Расчетная длина песколовки.

L_s=π*(D-B)= 3,14*(6-1,2)=15,07 м.

K_s/U₀=L_s/(1000*V_s*H_s) = 15,07/(1000*0,3*0.868)=0,0579 -входит в допустимый диапазон.


4. Объем задержанного песка W_п м³ определяется по формуле:



где:

N^взв_привед – приведенное число жителей, рассчитанное по взвешенным веществам;

Р – количество песка, задерживаемого в песколовках, приходящееся на 1 жителя в сутки; при раздельной системе канализации Р = 0,02 л/сут*чел;

Т – период работы песколовки; обычно определяют объем уловленного песка за Т₁=1 сутки ( песколовку чистят обычно 1 раз в сутки), за Т₂=2 суток (продолжительность нахождения песка в бункере сооружения не должна превышать этой величины, иначе начнется загнивание) и за Т₃= 1 год = 365 суток (по годовому объему песка рассчитывают размер песковых площадок). Нормативная годовая нагрузка на песковые площадки составляет q_п= 3 м³/м²*год.

Объем задержанного песка W_п (м³), по формуле |2.2|:

• за 1 сутки: W¹_п = 151069 * 0,02 * 1 / 1000 = 3,021 (м³);
  
• за 2 суток: W²_п = 151069 * 0,02 * 2 / 1000 = 6,042 (м³);
  
• за год: W³⁶⁵_п = 151069 * 0,02 *365/1000= 1102,67 (м³).
  

Объем и высота пескового бункера запроектированной песколовки, вычисленный по формулам стереометрии:

• глубина бункера
  
• объембункера
  

Удаление песка из сооружения производится 1 раз в 2 суток. При этом глубина слоя песка в бункере составит около 1 м.

Размер песковых площадок для обезвоживания песка F (м²):

F = 1,2 * W³⁶⁵_п / q_п = 1,2 * 1102,67 / 3 = 441,07 м²

Принимаются 4 песковые карты с размерами 11х11м каждая.

4.3 Первичные отстойники.


Отстойники предназначены для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей органического происхождения. В зависимости от места в схеме очистки различают первичные и вторичные отстойники. Первичные отстойники относятся к блоку механической очистки, их устанавливают перед сооружениями биологической обработки. Вторичные отстойники необходимы для отделения ила из сточных вод после сооружений биологической очистки. По направлению движения воды отстойники классифицируют на горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Количество первичных отстойников в составе очистной станции принимается не менее двух, причем все сооружения являются рабочими.


Расчет первичных отстойников:


1. Выбираем отстойник

С учетом того, что содержание взвешенных веществ в сточных водах, поступающих на биологическую очистку, С_ex^взв не должно превышать 150 мг/л, назначается эффект осветления в первичных отстойниках Э% = 50 %. По расходу q^max = 2248,3 м3/час выбираем радиальный отстойник по табл. №3.3 /6/:

D_set =18 м – диаметр

d_en = 2,5 м – диаметр центральной трубы

H_set = 3,1 м – глубина зоны осветления

W_mud = 120 м³ – объем зоны накопления осадка

K_set =0,45 – коэффициент использования объема проточной части отстойника

n₂ = 0,26- показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения(для городских СВ по чертежу 2 СНиПа )

t_set =1950 c – продолжительность отстаивания(СНиП таб.30)

h₁ =500 мм


2. Прежде всего, необходимо определить, частицы какой гидравлической крупности будут задерживаться в данном типовом отстойнике.




где:

• Н_set - глубина проточной части проектируемого отстойника, м;
  
• К_set - коэффициент использования объема проточной части отстойника;
  
• t_set - продолжительность отстаивания, сек, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое h₁= 500 мм; для городских сточных вод данную величину допускается принимать по табл.30 /1/;
  
• n₂ - показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения; для городских сточных вод следует определять по чертежу 2 /1/.
  

U_o = 1000*3,1*0,45/[1950*(0,45*3,1/500)^0,26]=3.30 мм/с

3. Определяем производительность одного отстойника.

q_{set =} 2,8 * К_set * (D²_set - d²_en ) * (u_o - _tb) м³/час,

в формулах:

• К_set - коэффициент использования объема отстойника; по СНиП /1/.
  
• D_set - диаметр вертикального отстойника, м;
  
• d_en - диаметр центральной трубы вертикального отстойника;
  
• u_o - гидравлическая крупность взвешенных частиц, задерживаемых в отстойнике.
  
• _tb - турбулентная составляющая скорости осаждения, _tb=0–0,05 мм/сек в зависимости от скорости воды в отстойнике /1/;
  
• 2,8 = 3,6 *  / 4.
  
• q_set = 2,8*0,45*(18²-2,5²)*(3,30 -0)=1321,2 м³/час.
  

4. Необходимое количество отстойников n определяется по максимальному часовому притоку сточных вод и по производительности одного сооружения:

n = q^max/ q_set.

n =2248,3/1321,2=1,7 =2

принимаем 2 радиальных отстойника.

5. Уточняем эффект осветления

q_set=q^max/ n

q_set=2248,3/10=224,83 м³/час.

U_o= q_set/[2,8 * К_set * (D²_set - d²_en )]+ _tb

U_o=224,83/[2,8*0,35*(9²-1,4²)]=2,90 мм/с

t_set = 1000*H_set*K_set/[U_o*(K_set*H_set/h₁)ⁿ]

t_set = 1000*3,6*0,35/[2,90*(0,35*3,6/500)^0,26]=2017с. Это соответствует эффекту осветления, по табл.30 /1/, Э = 52%.

Фактическая концентрация взвешенных веществ в осветленной воде составит:

С_ex^взв = С_en^взв * (100% - Э%)/100% = 276,6 * (100 – 52)/100 = 132,77 мг/л, что не превышает 150 мг/л.

6. Количество осадка, выделяемого при первичном отстаивании, определяется по формуле:




Обычно для расчетов сооружений необходимо бывает знать количество осадка, выделенного в час максимального притока Q_mud^{max час} (м³/час) или в сутки Q_mud^сут (м³/сут). Соответственно в формуле |3.5|:

• q_w – расход сточных вод в час максимального притока q^max (м³/час) или в сутки Q^сут (м³/сут);
  

• С_en^взв и С_ex^взв - концентрации взвешенных веществ в сточных водах соответственно до осветления и после него, мг/л;
  

• Р_mud – влажность осадка в отстойнике, %; при удаления осадка из сооружения под гидростатическим давлением Р_mud = 95%, при удалении механизированным способом (насосами, эрлифтами и т.п.) Р_mud = 93%;
  
• _mud – плотность осадка, выделенного в отстойниках; при влажности более 80% плотность осадка примерно равняется плотности воды: _mud = 1г/см³ (кг/л). По внешнему виду осадок представляет собой грязную воду.
  

Q_{mud сут} = 35500*(276,6-132,77)/[(100-95)*1*10⁴] =102,12 м³/сут

Q_{mud max час} =2248.3 *(276,6-132,77)/[(100-95)*1*10⁴]=6,47 м³/час

7. Периодически накопленный осадок должен удаляться из сооружений.

Осадок удаляется из сооружения под гидростатическим давлением. Интервал времени между выгрузками осадка t_выгр определяется по формуле

t_выгр = W_mud * n / Q_mud

где: W_mud – объем зоны накопления осадка (конической части) типового отстойника.

t_выгр = 113,1 * 10 / 102,12 = 11 суток

То есть, осадочная часть принятых типовых сооружений способна вместить 11-ти суточное количество осадка. Однако, во избежание загнивания и чрезмерного уплотнения субстрата принят интервал времени между выгрузками t_выгр = 2 сут.

Водоизмерительное устройство

Водоизмерительный лоток используется для определения количества сточных вод, поступающих на очистные сооружения, в качестве водоизмерительного устройства применяется лоток Вентури. По максимальному притоку сточных вод = 2248,3 м/ч подбирается лоток Вентури. Его размеры: длина -7800 мм; ширина -900 мм; глубина -1200 мм.

Потери напора в лотке составляют 200 мм = 0.2 м


5.БИОХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА


5.1 Аэротенк


L_en=169 мг/л

150< L_en<300 мг/л проектируем аэротенк – вытеснитель с регенератором.

Расчет аэротенка:

1. Степень рециркуляции активного ила.

R_i=

где:

• a_i – доза ила в аэротенке, устанавливается в результате технико-экономических расчетов.(a_i=3г/л)
  
• J_i – иловый индекс( в первом приближении J_i=100 см³/г)
  

R_i=3/[(1000/100)-3]=0,43

2. Величина БПК_полн. воды, поступающей в начало аэротенка – вытеснителя с учетом разбавления циркуляционным илом.


L_mix=

где:

• L_en – БПК_полн воды поступающей в аэротенк
  
• L_ex – БПК_полн очищенной воды, при полной биологической очистке L_eх=15 мг/л
  

L_mix =169+15*0,43/(1+0,43)=173,51 мг/л

3. Период пребывания сточных вод в аэротенке.

t_atv ===1,53 ч.

4. Доза ила в регенераторе.

a_r==6,49 г/л

5. Удельная скорость окисления

ρ=

по таблице №40 СНиП /1/ для городских сточных вод принимаем

• ρ_max= 85 мг*БПК_полн/(г*ч)
  
• K_l = 33 мгБПК_полн/л
  
• К₀ = 0,625 мгО₂/л
  
• φ = 0,07 л/г
  
• S = 0.3
  
• С₀=2 мг/л определяется оптимизационным расчетом
  

ρ==16,64 мгБПК_полн/(г*ч)

6. Продолжительность окисления.

t_o= =4,74 ч.

7. Продолжительность регенерации ила

t_r= t_o - t_atv =4,74-1,53 =3,21 ч.

8. Подолжительность пребывания в системе аэротенк – регенератор.

t=(1+R_i)*t_atv+R_i*t_r =(1+0,43)*1,53+0,43*3,21=3,57 ч.

9. Объем аэротенка и регенератора

W_at=t_atv*(1+R_i)*q_at

q_at = 1933,54 м³/час по заданию.

W_at=1,53*(1+0,43)*1933,54=4230,4 м³

W_r = t_r*R_i*q_at=3,21*0,43*1933,54=2668,87м³

10. Уточнение илового индекса

Определяем среднюю дозу ила в системе.

a_{i mix} = =4,35 г/л

Определяем нагрузку на ил

q_i= =340 мгБПК_полн/(г*сут)

По таблице №41 СНиП /1/ по величине q_i определяем J_i =74 см³/г. величина илового индекса отличается от принятой ранее J_i =100 см³/г.

Повторяем расчет с учетом новой величины илового индекса

1. Степень рециркуляции активного ила

R_i=3/[(1000/74)-3]=0.285

2. Величина БПК_полн. воды, поступающей в начало аэротенка – вытеснителя с учетом разбавления циркуляционным илом

L_mix =169+15*0,285/(1+0,285)=172,33 мг/л

3. Период пребывания сточных вод в аэротенке

t_atv ==1,53 ч.

4. Доза ила в регенераторе

a_r==8,26 г/л

5. Удельная скорость окисления

ρ==15,33 мгБПК_полн/(г*ч)

6. Продолжительность окисления.

t_o= =6,1 ч.

7. Продолжительность регенерации ила

t_r=6,1-1,53 =4,57 ч.

8. Продолжительность пребывания в системе аэротенк – регенератор.

t =(1+0,285)*1,53+0,285*4,57=3,27 ч.

9. Объем аэротенка и регенератора

W_at=1,53*(1+0,285 )*1933.54=3801,44 м³

W_r = 4,57*0,285*1933,54=2518,34 м³

10. Уточнение илового индекса

Определяем среднюю дозу ила в системе.

a_{i mix} ==5,09 г/л

Определяем нагрузку на ил

q_i==317,23 мгБПК_полн/(г*сут)

По таблице №41 СНиП /1/ по величине q_i определяем J_i =72 см³/г. величина илового индекса не значительно отличается от принятой ранее J_i =74 см³/г.

Дальнейшей корректировки не требуется.

11. Определим процент регенерации

%==40%

W_at+W_r=2518,34+3801,44=6319,78 м³

Принимаем две рабочие секции:

Объем секции 3160 м³

Длина секции = 60 м

Число коридоров = 2

Ширина коридора = 6 м

Рабочая глубина = 4,4 м.

5.2 Расчет системы аэрации


Для аэрации применяем мелкопузырчатые аэраторы – фильтросные пластины.

1. Удельный расход воздуха




где:

• q₀ – удельный расход кислорода воздуха
  по СНиП /1/ при полной биохимической очистке 1,1 мг.
  
• К₁ – коэффициент учитывающий тип аэратора. Для мелкопузырчатых аэраторов принимается в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка по табл.№42 СНиП /1/.
  при f_az/f_at=0.2 К₁=1,68 J_{a max}=20 м³/м²*ч
  
• К₂ – коэффициент зависящий от глубины погружения аэраторов, принимается по табл.№43 СНиП /1/.
  h_a=H_at – h_вл
  h_вл – высота воздушного лотка. Принимается равной 0,3 м.
  h_а =4,4 – 0,3 = 4,1 м
  К₂=2,56 J_{a min} =3,45 м³/м²*ч
  
• К_т – коэффициент учитывающий температуру
  К_т = 1 + 0,02*(T_w – 20)
  T_w – среднемесячная температура воды за летний период, ^оС
  К_т = 1 + 0,02*(17 – 20) = 0,94
  
• К_з – коэффициент качества воды, для городских сточных вод по СНиП /1/ равен 0,85.
  
• С_а – растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л
  С_а =
  С_т – растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, определяется по табл.№ 3.5 /5/
  С_т =9,60 мг/л.
  С_а = 11,51 мг/л.
  
• С_о – средняя концентрация кислорода в аэротенке, в первом приближении 2 мг/л.
  

=5,18 м³/м³_св.

2. Интенсивность аэрации

J_a ==5,18*4,4/3,27 = 6,97 м³_воз/м²_пл.*ч

Проверяем входит ли J_a в диапазон от J_{a min} до J_{a max}

5<6,97<20

Определяем расход воздуха

Q_air = J_a*F_at =6,97*(60*6*2)*2=10036,8 м³/ч

Проверка:

Q_air = q_air*Q_at=5,18*1933,54= 10015,7 м³/ч

Погрешность 0,2 %, что в пределах нормы (10%)

Принимаем расход равный 10036,8 м³/ч

3. Определяем количество аэраторов

Площадь аэрируемой части:

F_az=0,2*F_at =0,2*(60*6*2)*2=288 м²

Принимаются аэраторы АР-300М серии «Аква-Пласт»

Необходимое количество аэраторов n(шт):

n = f_az/F_air = 288/0,07 = 4114 (шт)

где f_air - площадь одного аэратора, f_air=π^.d²/4=3,14*(0,3)²/4=0,07 м²;

4.Расход воздуха через один аэратор составит:


J_air = Q_air/n = 10036,8/4114 = 2,44 м³/час,

что не входит в допустимый диапазон 3-7 м³/час.

Если J_air не входит в допустимые пределы, то необходимо изменить соотношение f_az/f_at и все пересчитать заново; соотношение f_az/f_at не должно быть меньше 0,1. Принимается f_az/f_at=0,15;

тогда K₁=1,58;

=5,51м³/м³

J_a==5,51*4,4/3,27=7,41м³/м²*час

Q_air=J_a*F_at=7,41*(60*6*2)*2=10670,4м³/ч

f_az=0,15*f_at=0,15*(6*2*60)*2=216 м²

n=3086 (шт);

J_air=3,46м³/час, что входит в допустимый диапазон 3-7 м³/час.

В соответствии с требованием СНиП/1/ число аэраторов в регенераторе и на первой половине длины зоны аэрации (в пересчете на единицу длины сооружения) принимается вдвое больше, чем на второй половине длины зоны аэрации.

5. Далее выполняется пневматический расчет системы аэрации и выбираются воздуходувки.

5.1. Сначала вычерчивается план аэротенка с системой воздуховодов и воздушных стояков, а затем - расчетная аксонометрическая схема воздуховодов.

5.2.Выполняется пневматический расчет системы. Система представляет собой напорную тупиковую сеть. Необходимо определить расчетные расходы по участкам, подобрать диаметры участков, определить потери давления при подаче воздуха от воздуходувок до воды в аэротенке. Подробный пример расчета воздуховодов, расчетные таблицы, рекомендуемые параметры работы системы, марки воздуходувок и параметры их работы приводятся в справочнике «Канализация населенных мест и промышленных предприятий» под редакцией В.Н.Самохина, Стройиздат, 1981г.

В курсовом проекте полный пневматический расчет выполнять не требуется, но выбрать воздуходувки необходимо.

3)Определение требуемого давления воздуходувки Р(мПа) производится по формуле:

P = P_атм + DP + P_at,

где:

• P_атм – величина атмосферного давления, P_атм = 0,1 мПа,
  
• DP – потери давления в системе:
  
• 
  

DP = DP_l + DP_мс+ DP_air

В формуле:

(DP_l+DP_мс)- сумма потерь давления по длине и в местных сопротивлениях; рекомендуется диаметры воздуховодов подбирать так, чтобы сумма потерь(DP_l+DP_мс) составляла 0,003-0,0035 мПа,

DP_air – потери в аэраторах, принимаются по таблице №; для аэратора АР-300М серии «Аква-Пласт» DP_air = 0,0015-0,003 мПа;


P_at – давление слоя воды в аэротенке:

P_at=r*g*h_а,

где:

- r – плотность воды, r=1000 кг/м³,

- g – ускорение свободного падения, g=9,8 м/сек²,

- h_{а –} глубина погружения аэратора, h_а = 4,1 м;

P_at = 1000*9,8*4,1 = 40180 Па = 0,04018 МПа.


Тогда требуемое давление воздуходувки Р(мПа)составит:

P=0,1+0,0035+0,003+0,04018=0,14668 МПа.

По требуемому давлению P=0,14668 МПа и по расходу воздуха Q_air = 10670,4 м³/час подбираем турбовоздуходувку ТВ-300-1,6 (один рабочий и один резервный агрегат).


Параметры аэраторов

Название аэратора	Параметры
	Основные размеры	Стандартная эффективность переноса кислорода	Рабочий расход воздуха на аэратор	Потери давления кПа
Дисковый аэратор АР-300М серии»Аква-Пласт»	d=300 мм	22-27%	3-7 м3/час*шт	1,5-3,0

5.3 Вторичные отстойники.

Вторичные отстойники предназначены для осветления сточных вод, подвергшихся биохимической обработке в аэротенках или биофильтрах. Они используются для отделения активного ила или биоплёнки, поступающей вместе с очищенной водой.

Вторичные отстойники конструктивно аналогичны первичным отстойникам.

Число отстойников принимается не менее 3-х (все рабочие).

Вертикальный отстойник по табл.№3.1 /6/:

D_set =18 м – диаметр

d_en = 2,5 м – диаметр центральной трубы

H_set = 3,1 м – глубина зоны осветления

K_ss =0,45 – коэффициент использования объема зоны отстаивания.

1. Рассчитываем гидравлическую нагрузку.



a_i, J_i – из расчета аэротенка( a_i=3г/л J_i =72 см³/г)

a_t – концентрация взвешенных веществ в осветленной воде (вынос ила из отстойника) равная 15 мг/л.

=1,708м³/м²_пл.*ч


2. Требуемая общая площадь отстойников.

F_общ = Q_max/q_ssa =1933,54/1,708=1132,05 м²


3. Определение количества отстойников.

F_тип=π*D²_set/4 = 3.14*18²/4=254,34 м²

n=F_общ/F_тип =1132,05/254,34=4.45

Принимаем 5 отстойников.

6 ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД


Для уничтожения патогенных микроорганизмов и исключения заражения водоема сточные воды перед спуском должны быть обеззаражены.


Расчет хлораторной:


1. Расход хлора.

По СНиП /1/, доза хлора после полной биологической составляет 3 г/м³.

Расход хлора в час

q_Cl =Д_Cl*Q_max = 3*2248,3/1000=6,74 кг/ч

Расход хлора в сутки

q^/_Cl =Д_Cl*Q_сут = 3*35500/1000=106,5 кг/сут

2. Определим количество баллонов, для обеспечения часовой производительности.

n_бал =q_Cl/S_бал

Применяем баллоны вместимостью 40 л, установленные вертикально и содержащие 50 кг жидкого хлора.

S_бал =0,7– средний выход хлора, принимаем по табл. №5.1 /5/.

n_бал =6,74/0,7=9,63


За сутки будет использовано 106,5/50 =2,13 баллона. При выработке газов из 3-х баллонов, запас хлора хватит на 3/2,13=1,41 суток.

3. Расход воды питьевого качества.

Q=q_Cl*q_в=6,74*0,4=2,696 м³/ч

где: q_в – норма водопотребления на 1 кг хлора, равна 0,4 м³/кг.

Принимаем смеситель типа «лоток Паршаля» с горловиной


4. Определим разметы контактного резервуара.

Контактный резервуар – сооружение типа горизонтальный отстойник.

• Объем
  

V_к.р.= Q_max*T/60

Т – продолжительность контакта хлора со сточной водой, принимается 30 мин.

V_к.р.=2248,3*30/60=1124,15 м³

• Длина
  L=υ*T=10*30*60/1000=18м
  υ – скорость движения вод в контактном резервуаре, равна 10 мм/ч
  
• Площадь поперечного сечения.
  ω= V_к.р/L=1124,15/18=62,45 м²
  
• При глубине Н=2,8 м и ширине каждой секции b=6 м
  n= ω/(b*H)=62,45/(3*2.8)=7,43- принимаем 8
  

5. Фактическая продолжительность контакта.

T=n*b*H*L/Q_max=8*6*2,8*18/2248,3=1,076 ч =65 мин.

Для смешения сточной воды с хлором следует использовать смеситель. Для расходов сточных вод 1400 - 280000 м^э/сут применяется смеситель типа "Лоток Паршаля". По максимальному притоку сточных вод = 2248,3 м*/ч подбирается лоток Паршаля. Его размеры:

длина - 13,97 м;

ширина горловины - 1000 мм;

ширина подводящего лотка - 900 мм;

потери напора в лотке составляют 200 мм = 0.2 м.

7.ОБРАБОТКА ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД


В результате первичного и вторичного отстаивания воды образуется осадок.

Из первичных отстойников - сырой осадок

Из вторичных отстойников - активный ил или биопленки

Сырой осадок	Активный ил
Влажность 93-95%	Влажность 99,2-99,6%
dч <1 50-88% dч>1 5-20%	dч <1 98%
Зольность 30 – 35%	Зольность 25 – 30%
Основные компоненты беззольной части – жиры и углеводы	Основные компоненты беззольной части – белки

Сырой осадок и активный ил загрязнены яйцами гельминтов и патогенными микроорганизмами, т.е. осадок способен к загниванию и опасен в санитарном отношении. Его необходимо обезвреживать.

Схема обработки осадка :

1. Минерализация (стабилизация)
   
2. Уплотнение
   
3. Кондиционирование
   
4. Обезвоживание
   
5. Компостирование
   
6. Термическая сушка и сжигание осадка
   

Подготовка к расчету


1.Определяем количество осадка и избыточного активного ила по сухому веществу.


= т/сут.


= т/сут.

где:

• Q – суточный расход сточных вод.
  
• С_cin^взв – начальная концентрация взвеси.
  
• Э – эффективность осветления в первичном отстойнике
  
• К – коэффициент учитывающий увеличение количества взвеси за счет крупных фракций, которые не уловили при отборе проб. Принимается в пределах 1,1 – 1,2.
  
• n – коэффициент неравномерности прироста активного ила. Принимается в пределах 1,15 – 1,25.
  
• a_t – вынос ила из вторичных отстойников, лежит в пределах 15 – 20.
  

2.Определяем количество осадка и избыточного активного ила по беззольному веществу.


т/сут.

т/сут.

где:

• В_р и В_р^* - гигроскопическая влажность осадка и ила. Принимается в пределах 5 – 6%
  
• S_о и S_и – зольность осадка и ила.
  

3. Количество осадка и ила по объему смеси фактической влажности.


м³/сут

м³/сут

где:

• Р_и и Р_о – влажность ила и осадка.
  
• ρ_и и ρ_о – плотность ила и осадка. ρ_и = ρ_о = 1 т/м³.
  

4. Общее количество осадка и ила.

М_сух = О_сух + И_сух =5,62+5,12 =10,74 т/сут

М_без = О_без + И_без =3,45+3,39 =6,84 т/сут

V_смеси = V_о + V_и =112,4+1024 =1136,4 м³/сут


5. Общая влажность и зольность смеси.





=32,61 %

7.1 Аэробный стабилизатор.


Стабилизация – это биохимическое расщепление органического вещества осадка, т.е. его минерализация. В результате осадок теряет способность к загниванию и становится безопасным в санитарном отношении.

Аэробный стабилизатор – сооружение типа аэротенк.

Расчет аэробного стабилизатора:

1. Объем стабилизатора

W_а.s =V_смеси*t_as.

t_as – время стабилизации для смеси сырого осадка и неуплотненного активного ила составляет 6 – 7 суток.

W_а.s = 1136,4*7=7954,8 м³

Приняты 2 секции аэробного стабилизатора.

Объем секции 7980 м³

Длина секции = 102 м

Число коридоров = 2

Ширина коридора = 9 м

Рабочая глубина = 4,4 м.

Размеры каждой секции , площадь зеркала осадка

Фактический объем аэробного стабилизатора W_а.s=4443*2=8886 м²

Общая площадь зеркала осадка F_а.s=1009,8*2=2019,6 м²

2. Требуемый расход воздуха на стабилизацию

Q_а.s= q_а.s* W_а.s=2*8886=17772 м³/ч

где q_а.s- расход воздуха для аэробного стабилизации принимается по СНиП/1/,п. 6.366 в зависимости от влажности осадка, при Р_смеси=99,05 q_а.s=2 м³/ч * м³

3. Интенсивность аэрации осадка в стабилизаторе

м³/ч * м² ,

что соответствует требованиям СНиП/1/, п.6.366 - расход воздуха на аэробную стабилизацию следует принимать 1-2 м³/ч*м³ вместимости стабилизатора в зависимости от концентрации осадка соответственно 99,5 - 97,5%. При этом интенсивность аэрации следует принимать не менее 6 м³/м²*ч.

7.2 Расчет илоуплотнителя

1. Объем уплотнителя стабилизированного осадка


W_у = V_смеси*t_у/24=1136,4*5/24=236,75 м³

где V_смеси - суточное количество осадка и или по объему смеси фактической влажности, t_у - продолжительность уплотнения осадка, по СНиП/1/, п.6.367 t_у

Принимаем 2 илоуплотнителя, каждый размером


2. Объем уплотненного осадка


Влажность уплотненного осадка 96,5 – 97,5% (СНиП/1/ п. 6.367)

V_осад. =V_см*(100-P_исх)/(100-P_у)=1136,4*(100-99,05)/(100-97,5)=431,83 м³/сут


3. Объем иловой воды




7.3 Кондиционирование (коагуляция)


Коагуляция – процесс укрупнения частиц осадка, в результате обработки специальными реагентами.

В качестве реагентов используют хлорное железо или сернокислое железо и известь в виде 10-и процентных растворов.

1. Расход хлорного железа по чистому веществу FeCl₃ - M_fe

M_fe=Д_fe*М_сух/100=4,2*10,74/100=0,45 т/сут=450 кг/сут

где: Д_fe- доза хлорного железа, по СНиП/1/ п.6.373 , при вакуум-фильтровании аэробностабилизированного осадка доза принимается Д_fe=4,2%

М_сух- общая масса осадка и ила по сухому веществу, М_сух=10,74 т/сут

2. Расход активной извести CaO - M_CaO

M_CaO=Д_CaO*М_сух/100=14,0*10,74/100=1,5 т/сут=1500 кг/сут

где: Д_CaO- доза хлорного железа, по СНиП/1/ п.6.373 , при вакуум-фильтровании аэробностабилизированного осадка доза принимается Д_fe=14%

М_сух- общая масса осадка и ила по сухому веществу, М_сух=10,74 т/сут

7.4 Вакуум–фильтр


Вакуум-фильтр – барабан с фильтрующей наружной поверхностью. В качестве фильтрующей ткани применяется капрон.


1.Нормативная производительность

По табл.№62 СНиП /1/ определяем нормативную производительность вакуум-фильтра.

Для смеси сырого осадка и активного ила производительность(q) равна 20 – 30 кг/м²*ч, влажность кека 75-80%


2. Определим требуемую площадь фильтрующей поверхности

F=М_сух*1,2*1000/(q*24) =10,74*1,2*1000/(30*24)=17,9 м²


3. Выбираем вакуум-фильтр

Выбран вакуум-фильтр марки БОУ-5-1,75 с площадью фильтрующей поверхности - 4 рабочих и 2 резервных


4. Определяем объем обезвоженного осадка




5. Количество фугата, направляемого в аэротенк




7.5 Расчет резервных иловых площадок.


Иловые площадки предназначены для естественного обезвоживания осадка.

Резервные иловые площадки рассчитываются на 20% производительность.

1. Рабочая площадь иловых площадок

F_раб.=V_смеси*365*0,2/(q*K)

где:

• q – нормативная нагрузка на иловые площадки, для аэробно стабилизированной смеси активного ила и сырого осадка по СНиП /1/ равна 1,5
  
• К – климатический коэффициент Калужской области, по черт.№3 СНиП /1/ равен 1,0
  

F_раб.= 1136,4*0,2*365/(1,5*1,0)=55304,8 м²

2. Общая площадь иловых площадок

F_общ.= 1,3*F_раб.

F_общ.= 1,3*55304,8=71896,24 м²

Принимаем 6 иловых площадок размерами 120*100, F= 12000 м² каждая.

3. Высота слоя намораживания

h_намор= V_смеси*T_намор*0,2* K₂/(K₁*F_раб)

где:

• Т_намор– период намораживания (число дней в году со средней температурой Т≤ -12⁰С ), равный 70 дней по СНиП /1/.
  
• К₁ – коэффициент, учитывающий то, что под зимнее намораживание отводится не вся площадь, а 80%. Остальные 20% - на весеннее таяние намороженного осадка, К₁=0,8
  
• К₂ – коэффициент, учитывающий то, что часть влаги испаряется и фильтруется.(0,7 – 0,8)
  

h_намор= 1136,4*0,2*70*0,8/(0,8*55304,8)=0,288 м

Поверхность слоя намораживания осадка должна быть ниже верха оградительного валика не менее чем на 0,1м - условие выполнено.

7.6 Компостирование


Компостирование – биотермическая обработка, с целью уничтожения яиц гельминтов. Осадок перемешивают с наполнителями (листва, кора, опил, солома) и складывают штабелями высотой 1,5 – 3 м. Их размещают на бетонном основании и укрывают теплоизоляционным материалом. В толщину осадка подается воздух через перфорированные трубы, уложенные в основании штабеля. Расход воздуха q_air=15 – 25 м³/час*т_{сух вещ}. Расщепление органики происходит с выделением тепла.

При ботермической обработке происходит дальнейшее окисление органического вещества осадка, его минерализация. Расщепление органических соединений является экзотермическим процессом, масса осадка на площадках компостирования нагревается, и благодаря этому достигается дополнительная, хотя и не полная, дегельмитизация осадка

7.7 Термическая сушка и сжигание осадка

На большинстве существующих очистных станций обезвоживание является последней стадией обработки осадка. Но в перспективе предполагается внедрение дальнейших этапов его обезвреживания: термической сушки и сжигания.

Термическая сушка позволяет получить осадок влажностью 30%, который внешне выглядит, как сухой песок. Наиболее удобны в эксплуатации барабанные сушилки. Отечественная сушилка выпускает сушилки с рабочей емкостью длиной 4- 27метра, диаметром 1-3,5метра. Сушилка оборудована топкой, температура топочных газов на входе в сушилку 700 ⁰С, на выходе 100 ⁰С. При таких температурах происходит не только сушка, но и частичное сгорание органического вещества осадка с образованием углекислого газа.

Если после сушки осадок не утилизируют, то его сжигают в печах различных типов при температуре 750-900 ⁰С. В таких условиях все органическое вещество сгорает и остается только зола.

Расчет илопроводов.

1. Илопровод для удаления ила (циркуляционного и избыточного) из вторичного отстойника под гидростатическим давлением.

Активный ил удаляется из вторичных отстойников поочередно периодически (не реже 1 раза за 2 часа).

Объем ила, накапливающийся в отстойниках:

R_i*Q_сут^с.в – суточный объем ЦАИ = 0,285х 35500= 10117,5 м³/ сут

Q_сут^с.в- суточный расход сточных вод = 35500 м³/ сут

R_i – степень рециркуляции активного ила R_i = 0,285

V_и – суточный объем избыточного активного ила V_и=1024 м³/ сут

(R_i*Q_сут^с.в+ V_и) - суточный объем циркуляционного и избыточного ила.

Секундное накопление ила во всех вторичных отстойниках:

Ежесекундно в каждом вторичном отстойнике накапливается ил в количестве:

q¹_ил

где n – число вторичных отстойников, n=20;

Во вторичном отстойнике ил должен находится более 2-х часов. Объем ила в одном отстойнике за 2 часа:

W¹ _ил

Параметры работы самотечных илопроводов, при влажности осадка P > 98 %, назначаются как для сточных вод.

Минимальная допустимая скорость в напорном илопроводе при влажности ила 99,3 % принимаем как для сточной воды (табл. 17 СНиП /1/)

Ил из одного отстойника выпускается под гидростатическим давлением по трубе d=250 мм со V=0,84 м/с с i=0,0045 расходом q_и=40,2 л/сек=0,0402 м³/ сек.

Ил, накопленный в отстойнике за 2 часа, будет удален за время:

t

При удалении через 1 час – продолжительность удаления составит 9,5 мин. При поочередном удалении через 1 час ил из 20 отстойников будет удален за 190 мин. После 5 минутного перерыва начнется новый цикл. Т.е. ил из вторичного отстойника будет отводится почти постоянно. Часовой расход или 40,2*190*60=458,28 м³ \час

2. Самотечный участок илопровода для транспортирования ила (циркуляционного и избыточного) из вторичного отстойника в приемный резервуар насосной станции.

Для перехода от напорного режима транспортирования осадка к самотечному предусматривают колодец - гаситель избыточного напора. Параметры работы самотечного илопровода назначаются по расходу ила и условия самоочищения (). Наполнение h/d=0,63

d=500 мм

V=2,34 м/сек (см. табл. 17 /1/)

q=127,6 л/сек

i=0,0014

∆h=1,2*i*l=1,2*52*0,0035=0,22 м

l=52 м

3. Напорный илопровод смеси сырого осадка и избыточного ила от насосной станции до аэробного стабилизатора.

Откачка производится периодически по мере накопления осадка в приемном резервуаре.

Режим откачки определяется по таблицам Лукиных.

d=200 мм

V=0,76 м/сек (см. табл. 17 /1/)

q=23,9 л/сек

i=0,006

4. Трубопровод отвода из илоуплотнителя под гидростатическим давлением стабилизированной и уплотненной смеси осадка и ила.

Продолжительность уплотнения назначается не более Т _у= 5 ч.

Общий объем уплотненной смеси, накопившейся за 5 часов

V_у⁵

в одном илоуплотнителе - 14,5 м³.

Отвод производится периодически не реже одного раза за 5 часов в режиме:

d=250 мм

V=0,84 м/сек (см. табл. 17 /1/)

q=40,2 л/сек

i=0,0045

∆h=1,2*i*l=1,2*10*0,0045=0,05 м

l=10 м

Осадок, накопившейся в одном уплотнителе за 5 часов, может быть отведен за время t=14,5 м³/0,0402 м³/ сек=360,7 сек=6,01 мин.

5. Самотечный участок отвода стабилизированного и уплотненного сырого осадка и ила в приемный резервуар блока механического обезвоживания.

d=250 мм

V=0,84 м/сек (см. табл. 17 /1/)

q=40,2 л/сек

i=0,0045

∆h=1,2*i*l=1,2*64*0,0045=0,35 м

l=64 м

h/d=0,95


8.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения».
   
2. «Канализация населенных мест и промышленных предприятий»: справочник проектировщика под редакцией Самохина В.Н.
   
3. Лукиных А.А. Лукиных Н.А. «Таблицы для гидравлического расчета»
   
4. «Проектирование сооружений для очистки сточных вод». Справочное пособие к СНиП.
   
5. Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. «Примеры расчетов канализационных сооружений»
   
6. Бартова Л.В. «Механическая очистка городских сточных вод: расчет сооружений». Методическое пособие к курсовому проектированию.